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   开路电压和填充因子

   如图4,21所示,为太阳能电池器件在光照情况下的电流特征曲线,从中可以获得三个重要的输出特征参数:开路电压短路电流密度和填充因子lFO。

    开路电压是指在没有电流回路时,经过光照后器件产生的电压。在单层有机太阳能电池中,开路电压的值不会超过两个电极功函数之差值ρ11。实验测得的开路电压通常远远低于两电极的功函数差,这是因为器件中电荷复合过程,使得自由电荷的数量减少。减小电荷的复合概率,可使开路电压接近理论值。在由给体和受体形成的异质结器件中,开路电压与受体LUMo和给体HOMO有关,同时也与活性材料与电极之间的界面接触有关。

   填充因子是指电池的最大输出功率(已△九)与开路电压和短路电流乘积之比值。

   由于有机材料的迁移率较低导致了体系的电阻较高,因此单层光伏器件的填充因子一般较小。

   器件的短路电流及其影响因素

    短路电流是指在外加电场为零时,受光照的器件在形成回路时所能产生的电流。短路电流可根据光照情形时的电流一电压曲线中,电压为0时的电流值获得。研究发现,有机太阳能器件的光电流与吸收光强度成线性或亚线性关系p,ssl。太阳能电池的最大短路电流可根据太阳光子流密度按波长的分布谱/(尤)和材料的能隙凡u估算:由于每入射一个能量大于凡u的光子,外电路最多增加一个电子输运电荷,对于光吸收量子效率和电荷收集效率都等于1的理想情况,最大短路电流为阳光中能量大于凡u的光子的流密度,对于确定材料,积分限九和榀分别为阳光的短波限和材料的长波吸收限。在AM1,5测试条件下不同光隙材料的最大短路电流示于图4.22(b)。

   由于光吸收的量子效率和电极处载流子的收集效率影响器件的短路电流,实际情况往往小于100%。因此,活性材料的厚度以及电极与活性材料的界面性能都会影响短路电流。此外,有机太阳能电池的短路电流还受到活性材料的载流子迁移率影响。